TMDU、マイクロRNAをスパコンでスクリーニングする遺伝統計解析手法を開発

周藤瞳美  [2016/03/01]

東京医科歯科大学(TMDU)は2月29日、疾患ゲノム情報に基づいてバイオマーカー候補となるマイクロRNA(miRNA)をスーパーコンピュータ上でスクリーニングする遺伝統計解析手法「MIGWAS」を開発したと発表した。

同成果は、東京医科歯科大学大学院 医歯学総合研究科 疾患多様性遺伝学分野 岡田随象 テニュアトラック講師らの研究グループによるもので、3月1日付けの英科学誌「Scientific Reports」オンライン版に掲載された。

miRNAは、生体内に存在する20~25塩基の機能性小分子RNAであり、標的遺伝子に結合することにより、遺伝子からタンパク質への翻訳過程を制御することが知られている。また、悪性腫瘍や免疫関連疾患などのさまざまな疾患において病態を予測するバイオマーカーや治療標的としての役割も期待されており、数千種類存在するmiRNAの中からバイオマーカーとして有望なものを選び出すスクリーニングが重要となっている。しかしこれまでのmiRNAスクリーニングは、一部のmiRNAに対する機能的実験により行われていたため、より網羅的なスクリーニング手法の開発が望まれていた。

今回、同研究グループは、大規模ヒト疾患ゲノム解析の一種であるゲノムワイド関連解析(genome-wide association study:GWAS)と、複数のバイオインフォマティクス技術により予測されたmiRNAと標的遺伝子のペアが構成するネットワークとのつながりを、スーパーコンピューター上で網羅的に検討する遺伝統計解析手法「MIGWAS(miRNA–target gene enrichment analysis in GWAS)」を開発した。同手法により、疾患ゲノム情報に基づくmiRNAと標的遺伝子のペアのインシリコスクリーニングが可能になる。

今回、身長、肥満、血液検査値、生化学検査値、生活習慣病、精神疾患、臓器疾患、免疫関連疾患などの18形質、175万人以上を対象とした既存のゲノムビッグデータ解析結果にMIGWASを適用したところ、関節リウマチ、腎機能、身長を含むヒト形質の遺伝的背景にmiRNAが寄与していることが明らかになった。国際論文データベース「NCBI PubMed」に登録された論文抄録における疾患ごとのテキストマイニング結果とも有意な相関関係が認められたという。

MIGWASの特色として、疾患感受性に関わるmiRNAと標的遺伝子ペアのリストが得られる点があり、今回実際に、自己免疫疾患である関節リウマチを対象に検討したところ、既知の関節リウマチ感受性遺伝子「PADI4」の近傍に位置する新たな感受性遺伝子「PADI2」と、PADI2の翻訳を制御するmiRNA「miR-4728-5p」を同定した。PADI2遺伝子は創薬ターゲットとしても知られており、同定されたmiRNAにも同様の期待がかけられる。

同研究グループはMIGWASについて、従来の機能性実験に基づくスクリーニング手法と組み合わせることにより、疾患病態の解明や新たな核酸創薬に貢献できるものと説明している。

遺伝統計解析手法「MIGWAS」の概要



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